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“極地”號破冰調查船在冰區開展科考作業,工作人員在青島實現與船舶順暢連線。
“星海互聯”科技示范工程是自然資源領域首個基于衛星互聯網的海洋產業示范項目。談起該項目,自然資源部北海局保障中心高級工程師王金磊先給記者講起一個故事——
1985年,也就是摩托羅拉推出全球第一款商用手機“大哥大”的第二年,摩托羅拉的一位工程師帶著妻子在加勒比海度假,妻子因為手機信號問題無法聯系到客戶,這讓他萌生了一個構想:通過發射由77顆近地衛星組成的星群(后改為66顆),讓用戶在任何地方都會有手機信號,在任何地方都可以通話。這便是銥星計劃的起源,是全球衛星互聯網的最初探索。
“如今,全球衛星互聯網已進入大規模應用階段,中國在這一領域也正從‘試驗組網’邁入‘商業運營’的征程。”王金磊說。正是在這一背景下,由自然資源部北海局保障中心牽頭承擔的“星海互聯”科技示范工程在青島啟動,該項目利用我國正在快速構建的衛星互聯網,從根本上解決深遠海通信“卡脖子”難題,并率先在海洋領域開展系統性產業示范應用。
近期,這一項目取得最新關鍵技術突破:成功研制出多種類型自主可控的衛星互聯網海洋終端,建成國內首個衛星海洋行業數據樞紐,創造我國衛星互聯網在最北端的通信紀錄……“星辰”聯“大海”,過去很多難以想象的場景,如今正在照進現實。
萬里連線,通信自由
“這里是青島,電話里的聲音清楚嗎?”
對方幾乎即時回應——
“清楚,清楚!我們正航行在北極地區,海上科考一切順利!”
最近兩年,類似的通話場景,在自然資源部北海局和位于北極的“極地”號破冰調查船之間進行了多次。萬里順暢連線,工作人員一次次實測驗證:在“星海互聯”科技示范工程項目支撐下,我們有能力自主解決深遠海通信和數據傳輸能力薄弱的難題。
長期以來,我國深遠海通信和數據傳輸依賴國外衛星系統,不僅通信帶寬受限、租用成本高昂,更面臨嚴峻的數據安全風險和潛在的“斷鏈”風險。“拿深遠海科考來說,我們多年來主要依賴銥星、海事衛星等國外系統通話,貴、慢、難是常態。”自然資源部北海局保障中心張萌博士感慨,“現在,我們證明‘通話’能夠自主可控,而且就像打給隔壁鄰居一樣,即時接通,清晰流暢,天涯若比鄰。”
相隔萬里,兩地的通話延遲遠遠低于電視直播連線。這是如何實現的?
衛星互聯網功莫大焉。目前,我國在高軌和低軌都部署了許多互聯網衛星,它們共同為地面用戶提供網絡服務。其中,高軌衛星因部署在赤道上空并與地球自轉同步,擁有“站得高、看得遠”的優勢。不過,過遠的距離也導致了其較大的信號損耗,同時受地球曲率限制,它們的視線難以觸及地球的“頭頂”(北極)與“腳底”(南極),使得極地通信變得困難重重甚至不可能。相較而言,低軌衛星憑借其“貼地飛行”的優勢——信號損耗小、繞行速度快,正通過大規模組網織就一張“天網”,實現全球無縫覆蓋,正在深遠海、沙漠等偏遠或難以架設地面基站的區域展現極大的服務優勢。“當下,國內衛星互聯網星座系統正在加快建設,為各行各業提供了自主可控的‘太空基礎設施’。”王金磊表示,未來,無論我們身處萬米高空的飛機,還是在遠航的游輪上,順暢觀看視頻直播都有望成為現實。
正是有了這個重要前提,青島與位于北極的科考船得以實現“通信自由”。在這一過程中,通信終端也很關鍵。以前,我國海洋領域大量使用國外衛星終端,存在斷供和安全風險。依托“星海互聯”科技示范工程項目,青島成功研發出的多種類型衛星通信終端都基于國產芯片和模組,解決了“從無到有”的問題。
“利用自己的通信終端,我們在北極成功實現了高速寬帶通信和低時延通話,創造了我國衛星互聯網在最北端的通信紀錄。這次測試就像把我們的設備放在最嚴苛的‘考場’,在極寒、大風等復雜環境下,驗證了其穩定性和可靠性,為未來服務北極航道、極地科考積累了寶貴經驗。”張萌說。
率先示范,重塑產業
解決深遠海通信“卡脖子”難題,只是“星海互聯”科技示范工程項目的“第一步”。
試想一下,當“星辰”與“大海”真正實現握手,每一座海洋監測浮標都能實時回傳溫鹽深等監測數據,每一座深遠海風電平臺都能實現遠程無人值守,每一艘智能船舶都可以走得更深更遠不再有通信盲區……從“通信自由”到“產業重塑”,才是更深遠的布局。
近年來,國內外正在積極探索利用衛星互聯網推動海洋監測、航運等領域發展,搶占空天信息與海洋產業融合新賽道。“星海互聯”科技示范工程項目就是要率先在海洋領域“打樣”,圍繞“智聯”(通信)、“智感”(觀測)、“智航”(航行)、“智導”(導航)四大典型場景開展綜合應用示范,構建自主可控的衛星互聯網海洋終端產業體系。
這也是青島“分門別類”研發多種類型自主可控國產終端的重要原因。這些終端圍繞不同的應用場景設計,是為不同海洋設備“量身定制”的專用衛星通信裝備。比如,為浮標、傳感器研制的“低功耗物聯網終端”,就像給這些裝備配上了超長待機的“衛星電話”,可以實現數據實時回傳;為船舶研制的“窄帶移動通信終端”,可以實現語音通話和基礎數據傳輸;為無人機、無人船研制的專用數傳終端,可以實現超視距實時通聯。
眼下,全國產化“青島產”衛星終端產品突破了“卡脖子”技術瓶頸,正加快產業化,并直接牽引形成覆蓋通用通信、專用感知、智能航行平臺的終端產業鏈,形成產業示范。自然資源部北海局保障中心劉繼鑫博士給記者展示了一個“智航”(航行)案例:遠在深海大洋的中國科考船,安裝了青島研制的相關傳感器,可以實時向青島回傳船舶感知數據甚至監控畫面。
劉繼鑫補充說,在“智感”(觀測)方面,“青島產”衛星終端已經與相關單位合作,安裝在系列浮標上進行應用;在“智航”(航行)方面,青島已經研發出無人船和無人機樣機,“進行更深層次的產業示范,將是2026年的重點。”
值得一提的是,“星海互聯”科技示范工程還在青島建成了國內首個衛星海洋行業數據樞紐。未來,這個巨大的“中央廚房”將負責接收衛星發回的所有數據,并進行清洗、加工、存儲,結合龐大優質的海洋數據集形成數字服務,提供給科研機構、政府部門等各類用戶使用。它讓海洋數據從分散、孤立變得集中、可用,是未來海洋數字產業的核心底座。
作為自然資源領域首個基于衛星互聯網的海洋產業示范項目,“星海互聯”科技示范工程具有開創性。該項目首先是一項保障國家海洋安全的戰略工程。它構建了自主可控的海洋通信鏈路,確保我們的遠洋船舶、科考平臺、觀測數據不再受制于人,牢牢掌握在自己手中。其次,它是一個培育海洋新質生產力的創新引擎。通過衛星互聯網賦能,傳統的海洋觀測、航運、漁業等產業將加速向數字化、智能化升級,培育壯大智能船舶、海洋大數據服務等新業態。
業內專家表示,“星海互聯”科技示范工程項目正在加快構建一套從技術研發、裝備研制、平臺建設到場景應用的完整范式。這套模式和經驗,未來可以復制推廣到海洋資源調查、生態保護監測、海域海島監管、防災減災應急等自然資源管理的方方面面,全面提升自然資源治理的實時感知、智能分析和精準管控能力,支撐海洋經濟數字化轉型、智能航運升級等一系列經略海洋的現代化戰略需求,為海洋強國建設提供可借鑒的“青島方案”。
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